蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩的測(cè)定

朱琳，周冰

蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩的測(cè)定

朱琳，周冰

（青海省地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用中心，青海 西寧 810000）

采用磷鎢釩酸分光光度法對(duì)蜂窩式SCR脫硝催化劑中五氧化二釩進(jìn)行測(cè)定。試樣經(jīng)過(guò)氧化鈉熔融分解后，熱水提取，過(guò)濾除去氫氧化物沉淀。溶液用硫酸中和后，加入磷酸和鎢酸鈉，使釩形成黃色的磷鎢釩酸配合物，使用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定波長(zhǎng)為420 nm。 校準(zhǔn)曲線方程為= 0.000 6- 0.000 5，線性相關(guān)系數(shù)為0.999 9，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.10%，平均回收率為99.3%。結(jié)果表明該方法簡(jiǎn)便可行，靈敏度較高，結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定，適用于蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩的測(cè)定。

蜂窩式SCR脫硝催化劑；磷鎢釩酸分光光度法；五氧化二釩

氮氧化物（NO）已成為影響全國(guó)空氣質(zhì)量的重要因素之一, 其排放造成的霧霾、酸雨等二次污染使我國(guó)城市面臨嚴(yán)重的環(huán)境污染。以NH3為還原劑的選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)是目前脫除煙氣中NO最成熟的技術(shù)［1］。催化劑是SCR脫硝技術(shù)的核心,它是影響整個(gè)SCR系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和脫硝效果的主要因素。脫硝催化劑泛指在電廠SCR（selective catalytic reduction）脫硝系統(tǒng)上的催化劑（Catalyst），在SCR反應(yīng)中，促使還原劑選擇性地與煙氣中的氮氧化物在一定溫度下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。目前最常用的脫硝催化劑是以二氧化鈦?zhàn)鳛檩d體，五氧化二釩為主要活性成分，五氧化二釩擔(dān)載量對(duì)脫硝催化劑脫硝脫硫是有影響的。因此，測(cè)定脫硝催化劑中五氧化二釩的含量尤為重要。

釩的測(cè)定方法中，常見(jiàn)的光度法有磷鎢釩酸分光光度法、5-Br-PADAP-過(guò)氧化氫光度法、苯甲酰苯胲光度法。5-Br-PADAP-過(guò)氧化氫光度法適用范圍小，干擾元素多，且需要采用有機(jī)試劑；苯甲酰苯胲光度法，采用萃取分離，操作繁瑣；一般情況不優(yōu)先采用這兩種分析方法。采用磷鎢釩酸法測(cè)定蜂窩式脫銷催化劑中的釩，具有操作簡(jiǎn)便、快速，穩(wěn)定性好，干擾少，線性好等優(yōu)點(diǎn)［2-6］。

本實(shí)驗(yàn)對(duì)蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩含量的測(cè)定和相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析探討。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液和主要試劑

釩標(biāo)準(zhǔn)溶液：100 μg/mL，稱取預(yù)先在105 ℃干燥過(guò)的五氧化二釩0.178 5 g，置于150 mL燒杯中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氫氧化鈉溶液5 mL, 再加入水100 mL，加熱溶解，冷卻，加（1+1）硫酸溶液10 mL酸化，轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

過(guò)氧化鈉；

無(wú)水乙醇；

鎢酸鈉溶液（100 g/L）：稱取10 g鎢酸鈉加水溶解至100 mL容量瓶中，搖勻；

磷酸；

硫酸（1+1）;

酚酞；

實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

AL104型電子天平；SX2-8-10型箱式電阻爐；

烘箱；溫控電熱板；U3900H型紫外分光光度計(jì)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

準(zhǔn)確移取0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL釩標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/ mL），分別置于一組100 mL容量瓶中，加水稀釋至約70 mL，加入2 mL（1+1）H2SO4和4 mL Na2WO4溶液，加水稀釋至刻度，混勻。在分光光度計(jì)上，用3 cm比色皿，以試劑空白的作參比，與420 nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算得到線性回歸方程為= 0.000 6- 0.000 5，線性相關(guān)系數(shù)為0.999 9。

1.4 樣品前處理

取適量催化劑樣品置于瓷研缽內(nèi)破碎研細(xì)，用孔徑為75 μm的試驗(yàn)篩篩分。取15～20 g粒度小于75 μm的樣品，置于烘箱中，105 ℃干燥2 h，取出放入干燥器中冷卻，備用。

1.5 試驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取0.200 0 g（精確至0.000 1 g）樣品于剛玉坩堝中，放入箱式電阻爐，半開爐門，由室溫升至650 ℃，灼燒1 h。取出冷卻后，加入3 g過(guò)氧化鈉，用玻璃棒攪勻后，置于已升溫至650 ℃箱式電阻爐中, 帶試樣完全熔融后保持1~3 min，取出冷卻。將坩堝放入250 mL燒杯中, 加入40 mL沸水，將燒杯置于電熱板煮沸3 min（若溶液呈綠色，加入幾滴乙醇）后取下燒杯，用溫水洗出坩堝，溶液冷卻后，將沉淀和溶液移入100 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，混勻。放置澄清或用中速濾紙過(guò)濾。

分取5 mL清液于50 mL比色管中，加水稀釋至30 mL，加入一滴酚酞指示劑，用（1+1）H2SO4中和至溶液無(wú)色，并過(guò)量2 mL。之后按標(biāo)準(zhǔn)曲線方法同樣操作顯色，測(cè)定。

按式（1）計(jì)算釩量：

式中：—釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

1—從標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得的分取試液中釩的質(zhì)量，μg；

0—從標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得的分取空白試液中釩的質(zhì)量，μg；

—樣品溶液的總體積，mL；

1—分取樣品溶液的體積，mL；

—樣品的質(zhì)量，g。

1.6 注意事項(xiàng)

光度法顯色時(shí)對(duì)溶液的酸度要求較高，調(diào)酸度的過(guò)程中，由于分取的清液堿度較大，加入酚酞指示劑后，紅色會(huì)慢慢消退，隨著（1+1）H2SO4溶液的加入，堿度變?nèi)?，紅色又慢慢恢復(fù)，直至酸過(guò)量后紅色徹底消失。所以，在調(diào)整酸度的過(guò)程中，要逐滴加入（1+1）H2SO4溶液，否則可能會(huì)影響終點(diǎn)的判斷［7］。

試樣中鉻的存在會(huì)影響釩的測(cè)定，可加入過(guò)氧化氫將鉻還原至三價(jià)以消除其影響［8］。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理

分光光度法測(cè)定釩時(shí)，需要用過(guò)氧化鈉堿熔樣品，為防止熔礦過(guò)程中樣品迸濺，同時(shí)也要先灼燒，除去有機(jī)質(zhì)［9］。

2.2 測(cè)定波長(zhǎng)的選擇

分別取3 mL 100 μg/mL釩標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白試液按照試驗(yàn)方法顯色，與紫外分光光度計(jì)測(cè)量380～440 nm處不同波長(zhǎng)下的吸光度，繪制吸收曲線, 結(jié)果表明：在酸性溶液中，磷酸和鎢酸鈉使釩形成黃色的磷鎢釩酸配合物的最大吸收波長(zhǎng)為420 nm，所以，實(shí)驗(yàn)最終選擇420 nm為顯色溶液的測(cè)定波長(zhǎng)。

2.3 反應(yīng)介質(zhì)和用量的選擇

酸度對(duì)測(cè)定體系有較大的影響，按照實(shí)驗(yàn)方法分別用H2SO4、 HCl 、HNO3、H3PO4等不同介質(zhì)對(duì)反應(yīng)體系的影響。結(jié)果表明：在H2SO4介質(zhì)中吸光度最大，穩(wěn)定性好，故采用H2SO4為反應(yīng)介質(zhì)。反應(yīng)體系中（1+1）H2SO4的加入量在0.5～2 mL時(shí)吸光度最大并且穩(wěn)定。故選用1 mL（1+1）H2SO4溶液為反應(yīng)介質(zhì)。

2.4 顯色時(shí)間的選擇

在20～30 ℃下，該顯色體系的顯色速度快，加入顯色劑后立刻就能達(dá)到最大吸光度，且黃色磷鎢釩酸鉻合物的吸光度可穩(wěn)定3 h。

2.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確吸取樣品溶液4份，分別加入0.50 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.00 mL的釩標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL）按照試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，并計(jì)算加標(biāo)回收率，結(jié)果見(jiàn)表1。

表 1 加標(biāo)回收試驗(yàn)

表 2 精密度實(shí)驗(yàn)

由表1可知：測(cè)定釩的回收率在96%~97%之間，回收率較高，說(shuō)明此方法能準(zhǔn)確測(cè)定蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩的含量。

2.6 精密度實(shí)驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法平行測(cè)定10份樣品，五氧化二釩含量平均值為1.34%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.10%，表明本方法精密度較好。見(jiàn)表2。

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，堿熔可以分離若干釩共生的元素，如鋁、鐵、鉻、鈦、鎢、鉬等。本方法前處理簡(jiǎn)單，精密度和準(zhǔn)確度較高，具有檢測(cè)成本低，操作簡(jiǎn)便，分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，適用于蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩的測(cè)定。

［1］高翔, 盧徐節(jié), 胡明華. 低溫SCR脫硝催化劑綜述[J]. 江漢大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2014, 42（02）: 12-18．

［2］張兵兵, 于丹丹, 王芳, 李俊峰. 廢脫硝催化劑中五氧化二釩回收工藝研究[J]. 河南科學(xué), 2016, 34（06）: 866-870.

［3］尹繼先, 朱霞萍, 梁慶勛, 梁丹, 周惠瓊, 梁慶輝. 微波消解-分光光度法測(cè)定釩鈦磁鐵礦中的釩[J]. 巖礦測(cè)試, 2010, 29（06）: 719-722.

［4］段群章. 釩的光度分析近況[J]. 冶金分析, 1990（06）: 32-38.

［5］岳玉妍, 王學(xué)鋒, 胡星云, 彭先佳. 改進(jìn)的磷鎢酸光度法測(cè)定水溶液中的釩（Ⅳ）和總釩[J]. 分析試驗(yàn)室, 2017, 36（03）: 363-368.

［6］陳賽瑛. 鈦釩共存時(shí)用分光光度法測(cè)鈦和釩的研究[J]. 內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 1990（04）: 536-540.

［7］陳波, 馬玲, 陳園園, 馬海萍. 石煤中釩的化學(xué)物相分析[J]. 理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)）, 2017, 53（09）: 1052-1056.

［8］DZ/T 0130-2006. 地質(zhì)礦產(chǎn)試驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范［S］.

［9］尹明，李家熙. 巖石礦物分析（第四分冊(cè)）［M］. 4版. 北京：地質(zhì)出版社，2011: 244.

Measurement of Vanadium Pentoxide in a Honeycomb Denitration Catalyst

,

（Qinghai Geology and Mineral Resources Test and application Center, Qinghai Xining 810000, China）

The vanadium pentoxide in a honeycomb SCR denitration catalyst was determined with phosphotungstic acid spectrophotometry. After the sample was melted and decomposed by sodium oxide, it was extracted with hot water and filtered to remove the hydroxide precipitate. After the solution was neutralized with sulfuric acid, phosphoric acid and sodium tungstate were added to make vanadium become a yellow phosphotungstate vanadate complex. Then the ultraviolet spectrophotometer was used to measure the wavelength, which was 420nm. The calibration curve equation was=0.0006－0.0005, the linear correlation coefficient was 0.9999, the relative standard deviation was 1.10%, and the average recovery was 99.3%. So the method is simple and feasible, highly sensitive, accurate andstable, it is suitable for measurement of vanadium pentoxide in honeycomb denitration catalysts.

honeycomb SCR denitration catalyst; phosphotungstic acid spectrophotometry; vanadium pentoxide

2019-12-20

朱琳（1987-），女，藏族，青海省西寧市人，工程師，2010年畢業(yè)于青海大學(xué)，研究方向：從事化學(xué)分析測(cè)試工作。

TQ 016.1

A

1004-0935（2020）03-0245-03